Sensores de vegetação como ferramenta para identificação de população de plantas e estimativa de produtividade de grãos de milho

The estimated corn grain yield is dependent on plant density and should be monitored from the beginning of its development, especially between the phenological stages V3 and V10, since these stages are more responsive to management strategies. This study aimed to evaluate the efficiency of two methods [normalized difference vegetation index (NDVI) and plant occupation index (POI)] to estimate the density of corn plants, in order to identify the plant population in different phenological stages and corn grain yield. Two field experiments were conducted in two crop seasons and treatments consisted of four plant densities (4, 6, 8 and 10 plants m-2). The NDVI measurements of the vegetative canopy were performed in the growth stages V4, V5, V6, V7, V8 and V9 (2014) and V3, V5, V6, V8, V9, V10 and V13 (2015/2016). For the POI, the measurements were performed in the stages V5, V6, V8 and V9, in both crop seasons. The different plant densities were efficient in generating variability in the NDVI and POI values throughout the corn crop development cycle, and both tools were efficient in identifying density variations. It was observed that these tools should be used between the V4 and V9 growth stages.A produtividade estimada de grãos do milho é dependente da densidade de plantas e deve ser monitorada desde o início de seu desenvolvimento, principalmente entre os estágios fenológicos V3 e V10, visto que são mais responsivos a estratégias de manejo. Objetivou-se avaliar a eficiência de dois métodos[índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) e índice de ocupação de plantas (POI)] para estimar a densidade de plantas de milho, a fim de identificar a população de plantas em diferentes estádios fenológicos e a produtividade de grãos de milho. Dois experimentos de campo foram conduzidos em duas safras agrícolas e os tratamentos consistiram em quatro densidades de plantas (4, 6, 8 e 10 plantas m- 2). As medições de NDVI do dossel vegetativo foram realizadas nos estágios de crescimento V4, V5, V6, V7, V8 e V9 (2014) e V3, V5, V6, V8, V9, V10 e V13 (2015/2016). Para o POI, as medições foram realizadas nos estádios V5, V6, V8 e V9, em ambas as safras. As diferentes densidades de plantas foram eficientes em gerar variabilidade nos valores de NDVI e POI ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura, e ambas as ferramentas foram eficientes para identificar as variações na densidade. Verificou-se que essas ferramentas devem ser utilizadas entre os estádios de crescimento V4 e V9

Manejo do nitrogênio em trigo baseado no índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI)

Biomass production and nitrogen (N) accumulated in wheat shoots may be used for quantifying optimal topdressing nitrogen doses. The objective of this study was to develop and validate models for estimating the amount of biomass and nitrogen accumulated in shoots and the N topdressing dose of maximum technical efficiency in wheat using the normalized difference vegetation index (NDVI) measured by an active optical canopy sensor. Field experiments were carried out in two years and treatments consisted of N doses applied at plant emergence and as topdressing. NDVI, shoot biomass and N accumulated in shoots at the growth stage of six fully expanded leaves and grain yield were evaluated, being determined the topdressing N dose of maximum technical efficiency (DMTE). The NDVI was positively correlated to shoot biomass and N content in shoots and models for the relationship between these variables were developed and validated. The DMTE was negatively correlated with the NDVI value evaluated at the moment of N topdressing application. Thus, NDVI evaluation by an active optical canopy sensor can be used for nitrogen fertilization in variable rate, allowing the adjustment of applied N doses in different areas within a field.A produção de biomassa e o conteúdo de nitrogênio (N) acumulado na parte aérea de trigo podem ser utilizados na quantificação da dose ótima de N em cobertura. O objetivo deste estudo foi desenvolver e validar modelos para a estimativa das quantidades de biomassa e nitrogênio acumulado na parte aérea e a dose de máxima eficiência técnica de N em cobertura em trigo utilizando o Índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) medido por sensor óptico ativo de dossel. Experimentos foram conduzidos a campo, em dois anos, e os tratamentos constaram de doses de N aplicadas na emergência das plantas e em cobertura. Foram avaliados o NDVI, a biomassa e a quantidade de N acumulada na parte aérea no estádio de seis folhas completamente expandidas e o rendimento de grãos, sendo determinada a dose de máxima eficiência técnica de N em cobertura (DMET). O NDVI apresentou correlação positiva com a biomassa e quantidade de N acumulada na parte aérea e modelos para as relações entre estas variáveis foram propostos e validados. A DMET correlacionou-se negativamente com o valor de NDVI avaliado no momento da aplicação de nitrogênio em cobertura. Assim, a avaliação do NDVI por sensor óptico ativo de dossel pode ser utilizada para a adubação nitrogenada em taxa variável, permitindo o ajuste da dose de N aplicada em diferentes locais da lavoura

Filocrono e número de folhas da canola em diferentes condições ambientais

The objective of this work was to determine the number of leaves and phyllochron of canola genotypes, in response to thermal variations associated with sowing dates. Two experiments were conducted in a randomized block design, with a factorial arrangement of genotype by sowing date (5x2, in 2009, and 2x3 in 2010), and four replicates. The number of leaves on the main stem and first branch was determined threefold a week. Phyllochron was estimated by the inverse of the slope between the thermal time and the number of leaves, at the rosette stage and at stem elongation. The number of leaves on the main stem ranged from 11.5 to 16.4; this number was on average 70% lower in the first segment. The number of leaves on the main stem was higher in early sowing, and the opposite occurred in the first segment. The phyllochron was higher in the rosette stage, and values ranged from 21.4 to 52.9 degree‑days per leaf, according to genotypes and sowing dates. Late sowing dates increased the phyllochron. Early genotypes have lower number of leaves and phyllochron than medium and late genotypes, and the variability between them increase in late sowings.O objetivo deste trabalho foi determinar o número de folhas e o filocrono de genótipos de canola, em resposta a variações térmicas associadas com datas de semeadura. Foram realizados dois experimentos, em delineamento de blocos ao acaso, com arranjo fatorial de genótipos por datas de semeadura (5x2, em 2009, e 2x3 em 2010) e quatro repetições. O número de folhas do caule principal e do primeiro ramo foi determinado três vezes por semana. O filocrono foi estimado pelo inverso do coeficiente angular entre a soma térmica e o número de folhas, para os subperíodos da roseta e do alongamento do caule. O número de folhas no caule variou de 11,5 a 16,4; nos ramos, este número foi, em média, 70% menor. O número de folhas no caule foi maior em semeaduras precoces, e o inverso ocorreu no ramo. O filocrono foi maior no subperíodo da roseta e variou entre 21,4 e 52,9 graus‑dia por folha conforme o genótipo e a data de semeadura. Semeaduras tardias aumentaram o filocrono. Genótipos de ciclo precoce apresentam número de folhas e filocrono menores que genótipos de ciclo médio ou longo, e a variabilidade entre os genótipos acentua-se em semeaduras tardias

Correlations between spectral and biophysical data obtained in canola canopy cultivated in the subtropical region of Brazil

O objetivo deste trabalho foi a identificação das bandas espectrais, dos índices de vegetação e dos períodos do ciclo da canola em que a correlação entre os dados espectrais e os indicadores biofísicos (matéria seca total da parte aérea e rendimento de grãos) é mais significativa. Os experimentos foram conduzidos nas safras de 2013 e 2014, na Embrapa Trigo, no Estado do Rio Grande do Sul. Utilizou-se o delineamento experimental em blocos ao acaso, com quatro repetições, e os tratamentos foram cinco doses de nitrogênio em cobertura. Foram determinados a matéria seca das plantas, o rendimento de grãos e a fenologia. A resposta espectral da canola foi avaliada por medições de reflectância do dossel, com espectrorradiômetro, e, a partir desses dados, foram calculados os índices de vegetação SR, NDVI, EVI, SAVI e GNDVI. As correlações de Pearson entre as variáveis espectrais e biofísicas da canola mostraram que as melhores bandas para estimativa da matéria seca são as do vermelho (620 a 670 nm) e do infravermelho próximo (841 a 876 nm). O período vegetativo é o mais indicado para obtenção de correlações mais significativas para a canola. Todos os índices de vegetação utilizados são adequados para estimativas da matéria seca e do rendimento de grãos da canola.The objective of this work was to identify the spectral bands, vegetation indices, and periods of the canola crop season in which the correlation between spectral data and biophysical indicators (total shoot dry matter and grain yield) is most significant. The experiment was carried out during the 2013 and 2014 crop seasons at Embrapa Trigo, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. A randomized complete block design was used, with four replicates, and the treatments consisted of five doses of nitrogen topdressing. Plant dry matter, grain yield, and phenology were measured. The canola spectral response was evaluated by measuring the canola canopy reflectance using a spectroradiometer, and, with this data, the SR, NDVI, EVI, SAVI, and GNDVI vegetation indices were determined. Pearson’s correlations between the spectral and biophysical variables of canola showed that the red (620 to 670 nm) and near-infrared (841 to 876 nm) bands were the best to estimate the dry matter. The vegetative period is the most indicated to obtain the most significant correlations for canola. All the used vegetation indices are adequate for estimating the dry matter and grain yield of canola

Accumulation of dry matter of siliques and growth rate of grains in canola subjected to nitrogen doses and planting dates

Apesar da canola estar sendo estudada há várias décadas, no Brasil, pouco se sabe sobre a resposta das plantas às condições do ambiente que influenciam o seu rendimento de grãos. Este estudo teve por objetivo avaliar o acúmulo de matéria seca em síliquas, bem como a taxa de crescimento de grãos, em diferentes posições na planta, em função da disponibilidade de nitrogênio (N) e de condições ambientais promovidas por diferentes datas de semeadura. Por isso, foram realizados dois experimentos de campo, sendo um deles com diferentes doses de N (10, 20, 40, 80, 160 kg ha-1 ) aplicado em cobertura e outro com diferentes datas de semeadura (23/04/2014, 29/05/2014 e 16/07/2014). Os experimentos foram conduzidos em Coxilha, RS, na safra de 2014. As seguintes variáveis foram avaliadas: índice de área de estruturas reprodutivas e interceptação da radiação fotossinteticamente ativa (RFA) por essas estruturas, no experimento com doses de N e, em ambos os experimentos, o total de matéria fresca e seca da síliquas, a matéria seca de síliquas sem grãos, a matéria seca de grãos por síliqua e a taxa de crescimento de grãos. As avaliações foram feitas na haste principal e no primeiro ramo primário, em diferentes estratos (inferior, médio e superior) da haste principal e do primeiro ramo primário. A intercepção de RFA pelas estruturas reprodutivas variou de 45 a 70%, sendo que a mais elevada ocorreu na dose de 160 kg ha-1 de N. O coeficiente de extinção para RFA das estruturas reprodutivas foi de 0,44 para doses não limitantes de N. A massa de matéria fresca de síliquas variou ao longo do ciclo, de 500 a 600 mg entre doses de N e de 200 a 600 mg entre as datas de semeadura. O maior acúmulo de matéria seca total de síliquas ocorreu na haste principal e no terço inferior da inflorescência, variando de 56 a 94 mg, independentemente do nível de N e da data de semeadura. A matéria seca de siliquas sem grãos seguiu a mesma tendência da matéria seca total de síliquas. A matéria seca de grãos por síliqua, no final do enchimento dos grãos, foi maior nas doses de 10 e 20 kg ha-1 de N (41,75 e 45,66 mg) do que nas demais doses de N. Entre as datas de semeadura, o maior acúmulo de matéria seca de grãos por síliqua ocorreu na haste principal e nas segunda e terceira datas de semeadura. Entre estratos, o terço médio teve o maior acúmulo de matéria seca de grãos por síliqua, no final do enchimento do grãos. Na primeira data de semeadura, a matéria seca de grãos foi reduzida pela ocorrência de geadas. Independentemente dos níveis de manejo, o maior acúmulo matéria seca de grãos ocorreu na haste principal e no terço inferior, em comparação com outras posições da inflorescência.Despite the canola is been studied for several decades, in Brazil, little is known about the plant development and grain production of this crop. This study aimed to evaluate the dry matter accumulation in siliques, and the growth rate of grains in different positions of plants, as function of the availability of nitrogen (N) and environmental conditions promoted by different sowing dates. Therefore, two field experiments were conducted in Coxilha, RS, Brazil, one of them with different doses of N (10, 20, 40, 80, and 160 kg ha-1 ) applied in top dressing, and another with different sowing dates (April 23th, May 29th, and July 16th of 2014). The following variables were evaluated: area index of reproductive structures and interception of the photosynthetically active radiation (PAR) by these structures, in the experiment with N doses. Meantime, the total fresh and dry weight of siliques, the dry matter of siliques without grains, the dry matter of grains per silique, and the grain growth rate were determined in both experiments. These evaluations took place on the main stem and on the first primary branch, in different strata (lower, middle and upper) of the main stem and of the first main branch. The interception of PAR by reproductive structures ranged from 45 to 70%, and the highest value occurred in the dose of 160 kg ha-1 of N. The extinction coefficient for PAR by the reproductive structures was 0.44 for the nonlimiting doses of N. The fresh weight of siliques varied throughout the cycle, ranging from 500 to 600 mg among the doses of N, and from 200 to 600 mg among the sowing dates. The highest accumulation of total dry matter of siliques occurred on the main stem and in the lower third of the inflorescence, ranging from 56 to 94 mg, regardless of the level of N and of sowing dates. The dry matter of siliques without grains followed the same trend of total dry matter of siliques. At the end of grain filling, the dry matter of grains per silique was higher in doses of 10 and 20 kg ha-1 N (41.75 and 45.66 mg) than in the other doses of N. Among the sowing dates, the largest accumulation of dry matter of grains per silique occurred on the main stem, and in the second and third sowing dates. Among strata, the middle third had the largest accumulation of dry matter of grains per silique, at the end of grain filling. The grain dry matter decreased due to the occurrence of frost, for the first sowing date. Regardless of management levels, the largest dry matter of grains occurred on the main stem and in the lower third compared to the other positions of the inflorescence

Filocrono e número de folhas da canola em diferentes condições ambientais

O objetivo deste trabalho foi determinar o número de folhas e o filocrono de genótipos de canola, em resposta a variações térmicas associadas com datas de semeadura. Foram realizados dois experimentos, em delineamento de blocos ao acaso, com arranjo fatorial de genótipos por datas de semeadura (5x2, em 2009, e 2x3 em 2010) e quatro repetições. O número de folhas do caule principal e do primeiro ramo foi determinado três vezes por semana. O filocrono foi estimado pelo inverso do coeficiente angular entre a soma térmica e o número de folhas, para os subperíodos da roseta e do alongamento do caule. O número de folhas no caule variou de 11,5 a 16,4; nos ramos, este número foi, em média, 70% menor. O número de folhas no caule foi maior em semeaduras precoces, e o inverso ocorreu no ramo. O filocrono foi maior no subperíodo da roseta e variou entre 21,4 e 52,9 graus-dia por folha conforme o genótipo e a data de semeadura. Semeaduras tardias aumentaram o filocrono. Genótipos de ciclo precoce apresentam número de folhas e filocrono menores que genótipos de ciclo médio ou longo, e a variabilidade entre os genótipos acentua-se em semeaduras tardias

Nitrogen management in wheat based on the normalized difference vegetation index (NDVI)

ABSTRACT: Biomass production and nitrogen (N) accumulated in wheat shoots may be used for quantifying optimal topdressing nitrogen doses. The objective of this study was to develop and validate models for estimating the amount of biomass and nitrogen accumulated in shoots and the N topdressing dose of maximum technical efficiency in wheat using the normalized difference vegetation index (NDVI) measured by an active optical canopy sensor. Field experiments were carried out in two years and treatments consisted of N doses applied at plant emergence and as topdressing. NDVI, shoot biomass and N accumulated in shoots at the growth stage of six fully expanded leaves and grain yield were evaluated, being determined the topdressing N dose of maximum technical efficiency (DMTE). The NDVI was positively correlated to shoot biomass and N content in shoots and models for the relationship between these variables were developed and validated. The DMTE was negatively correlated with the NDVI value evaluated at the moment of N topdressing application. Thus, NDVI evaluation by an active optical canopy sensor can be used for nitrogen fertilization in variable rate, allowing the adjustment of applied N doses in different areas within a field

Interception of solar radiation by the productive structures of spring canola hybrids

ABSTRACT: The objective of this study was to adjust parameters related to the interception of photosynthetically active radiation (PAR) by reproductive structures of spring canola, with different nitrogen levels and hybrids. Two field experiments were conducted, being one with different sowing dates and hybrids (Hyola 61 and Hyola 432) and another with doses of 10, 20, 40, 80, 160kg ha-1 of N, applied in top dressing. They were conducted in Passo Fundo and Coxilha, RS, Brazil, in 2011 and 2014, respectively.The evaluated variables were: area index of reproductive structures, interception efficiency and extinction coefficient of these structures for PAR. PAR interception increased by increasing the reproductive structures volume. Interception efficiency of PAR by reproductive structures ranged from 45 to 80%. It was higher in the Hyola 61 hybrid and at the highest dose of N. The extinction coefficient of reproductive structures for PAR was 0.44 in non-limiting doses of N

Dinâmica temporal dos índices da reflectância espectral e índices de vegetação durante o ciclo da cultura de canola no Sul do Brasil

The objective of this study was to characterize the variability of spectral reflectance and temporal profiles of vegetation indices associated with nitrogen fertilization, crop cycle periods, and weather conditions of the growing season in canola canopies in southern Brazil. An experiment was carried out during the 2013 and 2014 canola growing seasons at EMBRAPA Trigo, Passo Fundo, state of Rio Grande do Sul, Brazil. The experiment was conducted in a randomized block design with four replications. Five doses of nitrogen top dressing were used as treatments: 10, 20, 40, 80, and 160kg ha-1. Measurements were obtained with the spectroradiometer positioned above the canopy, to construct spectral reflectance curves for canola and establish temporal profiles for several vegetation indices (SR, NDVI, EVI, SAVI, and GNDVI). In addition, data on shoot dry matter were obtained and phenological stages were determined. The spectral reflectance curves of canola were reported to change with canopy growth and development. Temporal profiles of vegetation indices showed two maximum peaks, one before flowering and other after flowering. The indices SR, NDVI, EVI, SAVI, and GNDVI were able to characterize changes in the canola canopy over time, as a function of phenological phases, weather conditions, and nitrogen fertilization, throughout the development cycle. Plant growth and development, variations in crop management, and environmental conditions affect the spectral response of canola.O objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade da reflectância espectral e dos perfis temporais dos índices de vegetação de dosséis de canola, associada à adubação nitrogenada, aos períodos do ciclo da cultura e às condições meteorológicas no sul do Brasil. Foi instalado um experimento nas safras de 2013 e 2014, na EMBRAPA Trigo, em Passo Fundo, RS. O delineamento experimental foi de blocos casualizados com quatro repetições. Foram utilizados os tratamentos de cinco doses de nitrogênio em cobertura: 10, 20, 40, 80, 160kg ha-1. Foram realizadas medições com espectrorradiômetro, sobre o dossel, para compor curvas de reflectância espectral da canola e perfis temporais dos índices de vegetação SR, NDVI, EVI, SAVI e GNDVI. Também foram obtidos dados de matéria seca da parte aérea e feitas determinações de fenologia. Verificou-se que as curvas de reflectância espectral da canola mudaram com o crescimento e desenvolvimento do dossel. Os perfis temporais dos índices de vegetação apresentaram dois picos máximos, um antes e outro após o florescimento. Os índices SR, NDVI, EVI, SAVI e GNDVI foram capazes de caracterizar temporalmente as modificações do dossel da canola ao longo do ciclo, em função de fases fenológicas, condições meteorológicas e adubação nitrogenada. O crescimento e desenvolvimento das plantas, as variações de manejo da cultura e as condições ambientais afetam a resposta espectral da canola